JPH1038612A - Amplifier circuit for electronic measuring system - Google Patents

Amplifier circuit for electronic measuring system

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Publication number
JPH1038612A
JPH1038612A JP9095084A JP9508497A JPH1038612A JP H1038612 A JPH1038612 A JP H1038612A JP 9095084 A JP9095084 A JP 9095084A JP 9508497 A JP9508497 A JP 9508497A JP H1038612 A JPH1038612 A JP H1038612A
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JP
Japan
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signal
circuit
signal line
output
control
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Pending
Application number
JP9095084A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ingvar Andermo Nils
イングバール アンダーモ ニルス
Henley Mauetto Patrick
ヘンリー マウェット パトリック
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Original Assignee
Mitutoyo Corp
Mitsutoyo Kiko Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitutoyo Corp, Mitsutoyo Kiko Co Ltd filed Critical Mitutoyo Corp
Publication of JPH1038612A publication Critical patent/JPH1038612A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To linearly control the gain of an amplifier circuit by using P-channel transistors for a source-common differential amplifying section and a load section and N-channel transistors for a current mirror section and respectively connecting the differential amplifying section and current mirror section to the current mirror section and load section. SOLUTION: A preamplifier 240 contains an amplifying stage having the same structure as those of three stages 241, etc. The PMOS transistors(Trs) 320 and 330 of the stage 241 are connected to NMOS Trs 340-370 and constitute a source-common differential amplifying section. The NMOS Trs 340-370 are connected to PMOS Trs 380 and 390 and constitute a current mirror section. The PMOS Trs 380 and 390 constitute a load section. Since the PMOS Trs 320, 330, 380, and 390 and NMOS Trs 340, 350, 360, and 370 are manufactured in the same manufacturing process step, the mutual conductance parameters of the Trs become nearly equal to each other. Therefore, the gain of the stage 241 is independent from the mutual conductance parameters of the PMOS Trs 320, 330, 380, and 390. The same can be said to other two stages.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電子測定システ
ムのトランスデューサから受け取られた信号を増幅する
ためのプリアンプの構造と動作に関連する。特に、この
発明は、応答の速い増幅回路の構造と動作に関連する。
This invention relates to the structure and operation of a preamplifier for amplifying a signal received from a transducer of an electronic measurement system. In particular, the present invention relates to the structure and operation of a fast-response amplifier circuit.

【0002】[0002]

【背景技術】米国特許 4,420,754 4,878,013 4,87
9,508 および 5,023,559 に示されている電子測定
システム、静電容量式または誘導式のノギス、リニアス
ケール、および同等のものが周知である。図1に例示す
るように、従来の測定システム20は、ROM28、増幅回
路40、復調器50、インテグレータ52およびアナログ・デ
ジタル(A/D)のコンバータ54をコントロールするマ
イクロプロセッサー制御装置22を備える。発振器26はマ
イクロプロセッサー制御装置22と変調器30と接続され
る。
BACKGROUND ART US Patent 4,420,754 4,878,013 4,87
Electronic measurement systems, capacitive or inductive calipers, linear scales, and the like shown in 9,508 and 5,023,559 are well known. As illustrated in FIG. 1, a conventional measurement system 20 includes a ROM 28, an amplification circuit 40, a demodulator 50, an integrator 52, and a microprocessor controller 22 that controls an analog-to-digital (A / D) converter 54. Oscillator 26 is connected to microprocessor controller 22 and modulator 30.

【0003】例えばマイクロプロセッサー制御装置22か
らのコントロール信号に基づくROM28の8ビットデー
タ出力は変調器30へ受信される。変調器30は、ROM28
からのデータに基づいて発振器26からの発振器信号を調
整しトランスデューサ32に出力する。トランスデューサ
32は、相対的あるいは絶対的な静電容量位置エンコー
ダ、誘導位置エンコーダまたは同類のトランスデューサ
が周知である。変調された信号はトランスデューサ32よ
り入力される。またトランスデューサ32はスライドとス
ケールの間の相対的または絶対的な位置に基づいて信号
を変調する。この信号は増幅部40に出力される。
[0003] An 8-bit data output of a ROM 28 based on a control signal from, for example, a microprocessor controller 22 is received by a modulator 30. The modulator 30 has a ROM 28
The oscillator signal from the oscillator 26 is adjusted on the basis of the data from the controller 26 and output to the transducer 32. Transducer
32 is a well known relative or absolute capacitive position encoder, inductive position encoder or similar transducer. The modulated signal is input from the transducer 32. Transducer 32 also modulates the signal based on the relative or absolute position between the slide and the scale. This signal is output to the amplifier 40.

【0004】増幅部40は、マイクロプロセッサー制御装
置22からのコントロール信号に基づいて、トランスデュ
ーサ32からの信号を増幅する。増幅された信号は、復調
器50に出力される。復調器50は、マイクロプロセッサー
制御装置22からのコントロール信号に基づき増幅回路40
で増幅された信号をサンプリングおよび保持するための
サンプルホールド回路を備えることが可能である。復調
器50は、次にマイクロプロセッサー制御装置22からのコ
ントロール信号に基づきサンプリングされた信号を復調
する。次に復調器50はインテグレータ52に、復調された
信号を出力する。
The amplifying section 40 amplifies the signal from the transducer 32 based on the control signal from the microprocessor control device 22. The amplified signal is output to demodulator 50. The demodulator 50 controls the amplification circuit 40 based on a control signal from the microprocessor controller 22.
It is possible to provide a sample and hold circuit for sampling and holding the signal amplified by. Demodulator 50 then demodulates the sampled signal based on a control signal from microprocessor controller 22. Next, the demodulator 50 outputs the demodulated signal to the integrator 52.

【0005】インテグレータ52は、マイクロプロセッサ
ー制御装置22からのコントロール信号に基づいて復調器
50からの複数の信号を積分すると共にA/Dコンバータ
54に出力する。A/Dコンバータ54は、次にこの積分さ
れた信号をマイクロプロセッサー制御装置22からのコン
トロール信号に基づいてディジタル信号に変換する。A
/Dコンバータ54は次にマイクロプロセッサー制御装置
22にディジタル信号を出力する。
[0005] The integrator 52 is a demodulator based on a control signal from the microprocessor controller 22.
A / D converter integrating multiple signals from 50
Output to 54. The A / D converter 54 then converts the integrated signal into a digital signal based on a control signal from the microprocessor controller 22. A
/ D converter 54 is the next microprocessor control unit
A digital signal is output to 22.

【0006】次にマイクロプロセッサー制御装置22は、
トランスデューサ32のスケールにトランスデューサ32の
スライダの相対的または絶対的な位置を規定するために
A/Dコンバータ54からのディジタル信号を処理する。
求められた相対的なまたは絶対的な位置は、表示24に出
力することで作業者が確認できる。マイクロプロセッサ
ー制御装置22の位置信号出力を代わりに別の制御装置、
例えば数値制御工作機械の制御装置などのコンピュータ
または同等のものに出力可能である。
Next, the microprocessor control unit 22
The digital signal from the A / D converter 54 is processed to define the relative or absolute position of the transducer 32 slider on the transducer 32 scale.
The operator can confirm the obtained relative or absolute position by outputting it to the display 24. A separate controller instead of the position signal output of the microprocessor controller 22;
For example, it can be output to a computer such as a control device of a numerically controlled machine tool or the like.

【0007】図2は、増幅回路40として周知の増幅回路
を示す。トランスデューサ32からの信号入力はコンデン
サ42の一方の極板と接続されている。コンデンサ42の他
方の極板は、PMOSトランジスタ44のベース、NMO
Sトランスデューサ46のベース、およびスイッチ48の一
方の極と接続される。トランジスタ44と46は電源電圧VD
D とグラウンドの間で直列に接続される。増幅回路40の
出力は、復調器50の入力と接続されているPMOSトラ
ンジスタ44とNMOSトランジスタ46の間で接続され
る。スイッチ48の他の極は増幅回路40の出力と直接接続
される。増幅回路40をリセットし、従って、スイッチ48
が閉じられる時には、増幅回路40への入力は以下に記述
されるように増幅回路40の出力と直接接続される。
FIG. 2 shows an amplifier circuit known as an amplifier circuit 40. A signal input from the transducer 32 is connected to one electrode plate of the capacitor 42. The other plate of the capacitor 42 is connected to the base of the PMOS transistor 44, the NMO
It is connected to the base of the S transducer 46 and one pole of the switch 48. Transistors 44 and 46 are connected to supply voltage VD
Connected in series between D and ground. The output of the amplifier circuit 40 is connected between a PMOS transistor 44 and an NMOS transistor 46, which are connected to the input of the demodulator 50. The other pole of switch 48 is directly connected to the output of amplifier circuit 40. Resets the amplifier circuit 40, and thus switches 48
When is closed, the input to the amplifier circuit 40 is connected directly to the output of the amplifier circuit 40 as described below.

【0008】操作において、トランスデューサ32が増幅
回路40に電圧信号を出力する時、NMOSトランジスタ
46とPMOSトランジスタ44は、増幅された出力電圧信
号を増幅回路40から得るために増幅回路40への入力電圧
信号入力を拡大するためにいっせいに動作する。増幅回
路40の近くの増幅された出力電圧信号出力の振幅の利得
は、PMOSトランジスタ44の相互コンダクタンスg4
4、出力コンダクタンスc44およびNMOSトランジス
タ46の相互コンダクタンスg46、出力コンダクタンスc
46に基づく。特に、増幅回路40から提供されたゲインG
は、
In operation, when the transducer 32 outputs a voltage signal to the amplifier circuit 40, an NMOS transistor
The 46 and the PMOS transistor 44 operate together to expand the input voltage signal input to the amplifier circuit 40 in order to obtain an amplified output voltage signal from the amplifier circuit 40. The gain of the amplitude of the amplified output voltage signal output near amplifier circuit 40 is the transconductance g4 of PMOS transistor 44.
4. The output conductance c44 and the mutual conductance g46 of the NMOS transistor 46, the output conductance c
Based on 46. In particular, the gain G provided from the amplifier circuit 40
Is

【0009】G = - (g44 +g46 ) / (c44 +c46 )G =-(g44 + g46) / (c44 + c46)

【0010】相互コンダクタンスg44とg46は、それぞ
れPMOS相互コンダクタンスパラメーターK'pとNM
OS相互コンダクタンスパラメーターK'Nの関数であ
る。出力コンダクタンスc44とc46は、それぞれPMO
Sチャンネル長さ変調パラメーターλP とNMOSチャ
ンネル長さ変調パラメーターλN の関数である。これら
のパラメーターはそれぞれトランジスタの製造工程に依
存して、しかも互いに独立している。
The transconductances g44 and g46 are the PMOS transconductance parameters K'p and NM, respectively.
It is a function of the OS transconductance parameter K'N. Output conductances c44 and c46 are respectively PMO
It is a function of the S channel length modulation parameter λP and the NMOS channel length modulation parameter λN. Each of these parameters depends on the manufacturing process of the transistor and is independent of each other.

【0011】スイッチが閉じられる時には、復調器50へ
の出力は、図3において示された曲線の中点で安定す
る。スイッチ48が開いている時には、増幅回路40は、ト
ランスデューサ32からの入力信号に対して高速で利得が
高い増幅をする。
When the switch is closed, the output to demodulator 50 stabilizes at the midpoint of the curve shown in FIG. When the switch 48 is open, the amplifier circuit 40 amplifies the input signal from the transducer 32 at high speed and high gain.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、PMOSトラ
ンジスタ44とNMOSトランジスタ46を成形するために
必要な製造工程は異なっているため、相互コンダクタン
スパラメーターk'P,K'Nチャンネル長さ変調パラメータ
ーλP およびλN はそれぞれ異なった値を示す。従っ
て、PMOSトランスデューサ44の相互コンダクタンス
g44、出力コンダクタンスc44と、NMOSトランジス
タ46の相互コンダクタンスg46、出力コンダクタンスc
46とは一致させることが極めて難しい。従って、増幅部
40における増幅の量は、設計通りになりにくい。しか
し、増幅回路は、リニアに利得をコントロールできるこ
とが必要である。トランジスタ44と46のそれぞれの製造
工程が違うので、PMOSトランジスタ44とNMOSト
ランジスタ46を成形する製造工程はコントロールしづら
く、従って、得られる利得を正確に予測することが困難
である。
However, since the fabrication steps required to form the PMOS transistor 44 and the NMOS transistor 46 are different, the transconductance parameters k'P, K'N the channel length modulation parameters λP and λN shows different values. Therefore, the transconductance g44 and the output conductance c44 of the PMOS transducer 44, and the transconductance g46 and the output conductance c46 of the NMOS transistor 46 are obtained.
It is extremely difficult to match 46. Therefore, the amplification unit
The amount of amplification at 40 is unlikely to be as designed. However, the amplifier circuit needs to be able to control the gain linearly. Since the manufacturing processes of the transistors 44 and 46 are different, the manufacturing process of forming the PMOS transistor 44 and the NMOS transistor 46 is difficult to control, and therefore, it is difficult to accurately predict the gain to be obtained.

【0013】PMOSまたはNMOSトランジスタの相
互コンダクタンスgは相互コンダクタンスパラメーター
K' の関数である一方、PMOSまたはNMOSトラン
ジスタの出力コンダクタンスcはチャンネル長さ変調パ
ラメーターλの関数である。しかし、そのようなMOS
トランジスタの相互コンダクタンスパラメーターK'と
チャンネル長さ変調パラメーターλそれぞれは、制御不
可能な製造工程変動のため±30% 変化する可能性が有
る。従って、そのようなMOSトランジスタの相互コン
ダクタンスgおよび出力コンダクタンスcは予測しづら
い。
The transconductance g of a PMOS or NMOS transistor is a function of the transconductance parameter K ', while the output conductance c of a PMOS or NMOS transistor is a function of the channel length modulation parameter λ. However, such MOS
Each of the transistor transconductance parameter K ′ and the channel length modulation parameter λ may vary by ± 30% due to uncontrollable manufacturing process variations. Therefore, the transconductance g and the output conductance c of such a MOS transistor are difficult to predict.

【0014】図4は別の増幅回路40' を示す。増幅回路
40' は、図2において示された増幅回路40と略同様であ
る。しかし、図4において示された増幅回路40' におい
てPMOSトランジスタ44のゲートがコンデンサ42では
なくて、トランジスタ44と46の間の結節点と接続され
る。図4において示される増幅回路40' の利得Gは、
FIG. 4 shows another amplifier circuit 40 '. Amplifier circuit
40 'is substantially the same as the amplifier circuit 40 shown in FIG. However, in the amplifier circuit 40 'shown in FIG. 4, the gate of the PMOS transistor 44 is connected not to the capacitor 42 but to a node between the transistors 44 and 46. The gain G of the amplifier circuit 40 'shown in FIG.

【0015】G = ( - g44 /g46 ) 1/2G = (-g44 / g46) 1/2

【0016】g44はPMOSトランスデューサ44の相互
コンダクタンスおよびg46はNMOSトランジスタ46の
相互コンダクタンスである。一般に、増幅回路40' の利
得Gはトランジスタ44と46の製造工程依存の相互コンダ
クタンスパラメーターK' P とK'Nに大きく依存する、
しかし、チャンネル長さ変調パラメーターλP とλN に
は依存しない。従って、利得は前の増幅回路40より設計
予測可能である。ある増幅を達成するために、NMOS
トランジスタ46の相互コンダクタンスg46は、PMOS
トランジスタ44の相互コンダクタンスg44より格段に大
きくなければならない。
G44 is the transconductance of the PMOS transducer 44 and g46 is the transconductance of the NMOS transistor 46. In general, the gain G of the amplifier circuit 40 'depends greatly on the manufacturing process dependent transconductance parameters K'P and K'N of the transistors 44 and 46,
However, it does not depend on the channel length modulation parameters λP and λN. Therefore, the gain can be designed and predicted from the previous amplifier circuit 40. To achieve a certain amplification, NMOS
Transconductance g46 of transistor 46 is PMOS
It must be much larger than the transconductance g44 of transistor 44.

【0017】その上さらに、図3において示された曲線
のように増幅回路40および40' の出力は一般に完全にリ
ニアではない。この非線形性を補うために、図5に例示
する増幅回路40''のようなオペアンプの反転、非反転入
力へ、2個の増幅回路401'と402'が接続される。増幅回
路40''に対して、トランスデューサ32は、2つの信号IN
+,信号IN- を出力する。この信号IN+ とIN- は、1対の
コンデンサ47にそれぞれ入力される。信号IN+ とIN-
は、次に増幅回路40''の増幅回路401',402' とそれぞれ
接続される。増幅回路40''の1番目と2番目の増幅回路
401',402' の出力は、ポイントAとBにおいてそれぞれ
次のように示される。
Furthermore, the outputs of the amplifier circuits 40 and 40 ', as in the curves shown in FIG. 3, are generally not perfectly linear. In order to compensate for this non-linearity, two amplifier circuits 401 'and 402' are connected to inverting and non-inverting inputs of an operational amplifier such as an amplifier circuit 40 '' illustrated in FIG. For the amplifier circuit 40 '', the transducer 32 has two signals IN
Output +, signal IN-. These signals IN + and IN- are input to a pair of capacitors 47, respectively. Signals IN + and IN-
Are connected to the amplifier circuits 401 ′ and 402 ′ of the amplifier circuit 40 ″, respectively. First and second amplifier circuit 40 ''
The outputs of 401 ', 402' are shown at points A and B, respectively, as follows:

【0018】VA = K (VIN+ / 2 + VCM ) VB = K (VIN- / 2 + VCM )VA = K (VIN + / 2 + VCM) VB = K (VIN- / 2 + VCM)

【0019】VIN+ およびVIN- はトランスデューサ32
による電圧出力であり、VCMは共通電圧である。
VIN + and VIN- are the transducers 32
, And VCM is a common voltage.

【0020】図5において示された増幅回路40''は、自
己補正により増幅回路401'と402'の非線形性は許容され
る。そのため、共通電圧VCMが導入される。電圧信号IN
+ と電圧信号IN- の出力をお互いに完全に独立させるこ
とができないので、共通電圧VCMが上昇する。これは、
電子測定システム20の雑音、トランスデューサ32から拾
われる雑音、およびトランスデューサ32内の信号IN+ と
信号IN- の間のクロストークにより生じる。
In the amplifier circuit 40 ″ shown in FIG. 5, the nonlinearity of the amplifier circuits 401 ′ and 402 ′ is allowed by self-correction. Therefore, a common voltage VCM is introduced. Voltage signal IN
Since the outputs of + and IN- cannot be completely independent of each other, the common voltage VCM rises. this is,
This is caused by noise in the electronic measurement system 20, noise picked up from the transducer 32, and crosstalk between the signals IN + and IN- in the transducer 32.

【0021】トランジスタの飽和によりマージンが失わ
れるので、共通電圧VCMが不適当となる。すなわち、図
6に例示するように、飽和電圧VS と入力電圧VIN/2の
間のマージンMOの方がマージンMCMよりかなり大きい。
Since the margin is lost due to the saturation of the transistor, the common voltage VCM becomes inappropriate. That is, as illustrated in FIG. 6, the margin MO between the saturation voltage VS and the input voltage VIN / 2 is much larger than the margin MCM.

【0022】さらに、図6に例示するように、共通電圧
VCMが存在する時には、トランスデューサ32から受け取
られた信号は増幅回路40''のリニアな動作範囲Oには存
在しない。従って、共通電圧VCMにより増幅回路40''に
おいて線形性を失わせることになる。さらにこれに起因
して他の回路の動作不安定を発生させる虞がある。
Further, as illustrated in FIG. 6, when the common voltage VCM is present, the signal received from the transducer 32 is not in the linear operating range O of the amplifier circuit 40 ''. Therefore, the linearity is lost in the amplifier circuit 40 ″ by the common voltage VCM. Further, there is a possibility that the operation of other circuits may become unstable due to this.

【0023】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、高速で高い利得増幅でありながらし
かもリニアに利得をコントロールできる電子測定システ
ム用増幅回路を提供することを目的とする。また、本発
明によりリニアに利得を複数のステージでコントロール
する電子測定システム用の増幅回路を提供可能である。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an amplifier circuit for an electronic measurement system that can control the gain linearly while achieving high speed and high gain amplification. . Further, according to the present invention, it is possible to provide an amplifier circuit for an electronic measurement system in which the gain is linearly controlled by a plurality of stages.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、以下のような構成を特徴とする。この発
明の増幅回路は、同じタイプのトランジスタを使ってソ
ース共通差動増幅部を含む(PタイプまたはNタイ
プ)。従って、トランジスタのうちのそれぞれの相互コ
ンダクタンスパラメーターに影響している制御不可能な
製造工程変動は、両方のトランジスタで同じで、従っ
て、ソース共通差動増幅部のトランジスタの相互コンダ
クタンスgは略同じ値になることが期待される。
The present invention is characterized by the following constitution in order to achieve the above object. The amplifier circuit of the present invention includes a common source differential amplifier using the same type of transistor (P type or N type). Thus, the uncontrollable manufacturing process variation affecting the transconductance parameter of each of the transistors is the same for both transistors, and therefore the transconductance g of the transistors of the source common differential amplifier is about the same value. It is expected to be.

【0025】この発明の増幅回路は電流ミラー部と負荷
部も含む。ソース共通差動増幅部は電流ミラー部と接続
されている。電流ミラー部は、ソース共通差動増幅部を
構成するトランジスタとは違うタイプのトランジスタに
よって構成される。電流ミラー部は次にソース共通差動
増幅部と同じタイプのトランジスタを使う負荷部と接続
される。従って、ソース共通差動増幅部、電流ミラー部
および負荷部は一緒に集積して構成できる。
The amplifier circuit of the present invention also includes a current mirror and a load. The source common differential amplifier is connected to the current mirror. The current mirror unit is configured by a transistor of a type different from the transistor configuring the common source differential amplification unit. The current mirror section is then connected to a load section that uses transistors of the same type as the common source differential amplifier section. Therefore, the common source differential amplifier, the current mirror, and the load can be integrated together.

【0026】この発明の増幅回路は、連続して接続され
た複数の段階においてそれぞれ使用可能である。これ
は、1段よりも大きい増幅を提供可能である。
The amplifying circuit of the present invention can be used in a plurality of stages connected in series. This can provide more than one stage of amplification.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、本発明を用いた好適な実施
の形態について図面を用いて説明する。なお、全図中に
おいて同一符号を付したものは同一構成要素を表わして
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all the drawings, components denoted by the same reference numerals represent the same components.

【0028】図7は、この発明の増幅回路が含まれる電
子測定システム100 の第1の好適な実施例を示す。電子
測定システム100 は、制御装置110 、信号生成処理回路
120、トランスデューサ130 、表示部140 、クロック150
、およびRCタイミング回路160 を含んでいる。
FIG. 7 shows a first preferred embodiment of an electronic measurement system 100 including the amplifier circuit of the present invention. The electronic measurement system 100 includes a control device 110, a signal generation processing circuit,
120, transducer 130, display unit 140, clock 150
, And an RC timing circuit 160.

【0029】特に、クロック150 のクロック信号は信号
ライン152 を介して制御装置110 へ出力される。制御装
置110 は信号ライン112 を介して信号生成処理回路120
へコントロール信号を出力する。信号生成処理回路120
は、制御装置110 から供給されたコントロール信号に基
づいてトランスデューサ130 への複数のドライブ信号を
生成する。次に、トランスデューサ130 は信号生成処理
回路120 に位置を示す複数の信号を出力する。
In particular, the clock signal of clock 150 is output to controller 110 via signal line 152. The control device 110 is connected to a signal generation processing circuit 120 via a signal line 112.
Output control signal to Signal generation processing circuit 120
Generates a plurality of drive signals to the transducer 130 based on the control signal supplied from the controller 110. Next, the transducer 130 outputs a plurality of signals indicating the position to the signal generation processing circuit 120.

【0030】信号生成処理回路120 は、RCタイミング
回路160 に基づくトランスデューサ130 からの出力信号
をサンプリングすると共に位置を示すデジタル信号を生
成する。このデジタル信号は、信号ライン292 を介して
信号生成処理回路120 から制御装置110 に出力される。
The signal generation processing circuit 120 samples the output signal from the transducer 130 based on the RC timing circuit 160 and generates a digital signal indicating the position. This digital signal is output from the signal generation processing circuit 120 to the control device 110 via the signal line 292.

【0031】次に制御装置110 はさらなる信号処理をし
て、信号ライン114 を介して表示部140 へ位置信号を出
力する。次に表示部140 はオペレータに位置信号により
示された位置を表示する。
Next, the controller 110 performs further signal processing, and outputs a position signal to the display unit 140 via the signal line 114. Next, the display unit 140 displays the position indicated by the position signal to the operator.

【0032】図7において示された制御装置110 は好ま
しくは、プログラムされたマイクロプロセッサーまたは
マイクロコントローラ、あるいは1つまたは複数の集積
回路素子を使って実施される。制御装置110 は、また、
プログラムされた汎用コンピュータ、専用コンピュー
タ、およびASICや他の集積回路、またはPLD 、PLA 、PA
L 、または同類の離散的な回路素子またはプログラム可
能な論理素子などの電子回路において実施できる。一般
に、ここに記述されたコントロール信号を生成可能など
のような素子でも、制御装置110 を実施するために使用
可能である。
The controller 110 shown in FIG. 7 is preferably implemented using a programmed microprocessor or microcontroller, or one or more integrated circuit elements. The controller 110 also includes
Programmed general purpose computer, special purpose computer, and ASIC and other integrated circuits, or PLD, PLA, PA
L or similar electronic circuits such as discrete circuit elements or programmable logic elements. In general, any device capable of generating the control signals described herein can be used to implement the controller 110.

【0033】表示部140 は、どのようなCRT 、LCD 、ま
たはLED 等の表示器であってもかまわない。さらに、表
示部140 は、数値制御工作機械の制御装置、または汎用
コンピュータなどのコントロールシステムに接続して置
き換えることができる。
The display unit 140 may be any display such as a CRT, LCD, or LED. Further, the display unit 140 can be replaced by connecting to a control device of a numerically controlled machine tool or a control system such as a general-purpose computer.

【0034】図7に例示するように、信号生成処理回路
120 は、制御装置110 から信号ライン112 を介して出力
されたコントロール信号を入力する制御/タイミング回
路200 を含む。制御/タイミング回路200 は、制御装置
110 からのコントロール信号を処理し、信号生成処理回
路120 の様々な素子にコントロール信号を出力する。特
に、バーストクロック回路210 は、信号ライン201 を介
して制御/タイミング回路200 からのコントロール信号
を受け取る。バーストクロック回路210 が作動する時に
は、高周波(好ましくは2MHz)クロック信号は、バース
トクロック210より生成され、信号ライン211 を介して
制御/タイミング回路200 へ出力される。
As exemplified in FIG. 7, a signal generation processing circuit
120 includes a control / timing circuit 200 for inputting a control signal output from the control device 110 via a signal line 112. The control / timing circuit 200 is a control device
It processes the control signal from 110 and outputs the control signal to various elements of the signal generation processing circuit 120. In particular, burst clock circuit 210 receives a control signal from control / timing circuit 200 via signal line 201. When the burst clock circuit 210 operates, a high frequency (preferably 2 MHz) clock signal is generated from the burst clock 210 and output to the control / timing circuit 200 via signal line 211.

【0035】制御/タイミング回路200 は、信号ライン
209 を介してトランスミッターパルス生成回路220 にパ
ルスデータを出力する。トランスミッターパルス生成回
路220 は、信号ライン209 上のパルスデータ入力に基づ
いて信号ライン221a-221h へドライバー信号を出力す
る。信号ライン221a-221h のそれぞれは、トランスミッ
タードライバー222a-222h の1つと接続されている。
The control / timing circuit 200 includes a signal line
The pulse data is output to the transmitter pulse generation circuit 220 via 209. The transmitter pulse generation circuit 220 outputs a driver signal to the signal lines 221a to 221h based on the pulse data input on the signal line 209. Each of the signal lines 221a-221h is connected to one of the transmitter drivers 222a-222h.

【0036】また、制御/タイミング回路200 からの信
号ライン202 がトランスミッタードライバー222a-222h
のそれぞれと接続される。信号ライン202 は、また、信
号生成処理回路120 のサンプルホールドディレイ回路25
0 と接続される。信号ライン202 上の同期信号出力は、
信号ライン224a-224h を介してトランスデューサ130に
適切な変調信号を供給するために、トランスミッタード
ライバー221a-221h をコントロールする。
The signal line 202 from the control / timing circuit 200 is connected to the transmitter drivers 222a to 222h.
Connected with each other. The signal line 202 is connected to the sample hold delay circuit 25 of the signal generation processing circuit 120.
Connected to 0. The synchronization signal output on signal line 202 is
Transmitter drivers 221a-221h are controlled to provide the appropriate modulation signal to transducer 130 via signal lines 224a-224h.

【0037】上述のように、図7において、トランスデ
ューサ130 は絶対的または相対的な静電容量位置エンコ
ーダ、誘導位置エンコーダ、または同類であってもかま
わない。さらに、8つの変調信号が信号ライン224a-224
h を介してトランスデューサ130 に入力される一方、ど
のような数の信号でもトランスデューサ130 に信号生成
処理回路120 により生成されて入力できる。同様に、図
7において示されたものよりトランスミッタードライバ
ー222 が少なくても多くてもかまわない。例えばトラン
スデューサ130 は16種の変調信号であってもかまわな
い。
As mentioned above, in FIG. 7, the transducer 130 may be an absolute or relative capacitance position encoder, an inductive position encoder, or the like. Further, the eight modulated signals are applied to signal lines 224a-224.
While input to the transducer 130 via h, any number of signals can be generated and input to the transducer 130 by the signal generation processing circuit 120. Similarly, fewer or more transmitter drivers 222 may be used than shown in FIG. For example, the transducer 130 may be 16 kinds of modulation signals.

【0038】一般に、トランスデューサ130 は、測定軸
に沿ってスケール部材に相対的に可動するスライド部材
を備える。信号ライン224 は、スライド部材またはスケ
ール部材のどちらかに備えられた1つまたは複数の静電
容量または誘導の回路部材と接続される。トランスデュ
ーサ130 のスライド部材とスケール部材の間の静電容量
または誘導の伝達関数は、スケール部材とスライド部材
の相対的または絶対的な位置に基づいて信号ライン224a
-224h の信号入力を変化させる。複数信号の出力ライン
132-138 は、スライド部材に備えられた静電容量または
誘導の部材、またはトランスデューサ130 のスケール部
材と接続される。
Generally, the transducer 130 includes a slide member that is movable relative to the scale member along the measurement axis. The signal line 224 is connected to one or more capacitance or inductive circuit members provided on either the slide member or the scale member. The transfer function of the capacitance or induction between the slide member and the scale member of the transducer 130 is based on the signal line 224a based on the relative or absolute position of the scale member and the slide member.
Change the signal input of -224h. Output lines for multiple signals
132-138 are connected to the capacitance or induction member provided on the slide member or the scale member of the transducer 130.

【0039】出力信号ライン132-138 は信号生成処理回
路120 の入力マルチプレクサー230と接続される。この
入力マルチプレクサー230 は、入力信号ライン132-138
の内の2本を、プリアンプ240 と接続された信号ライン
232 、234 と選択的に接続する。プリアンプ240 は、制
御/タイミング回路200 からの信号ライン204 と205上
のコントロール信号に基づいて、入力マルチプレクサー
230 からの信号ライン232 と234 の信号を増幅する。次
に、プリアンプ240 は、信号ライン242 と244を介して
サンプルホールド回路260 に増幅された信号を出力す
る。
The output signal lines 132-138 are connected to the input multiplexer 230 of the signal generation processing circuit 120. The input multiplexer 230 is connected to the input signal lines 132-138
Two of the signal lines connected to the preamplifier 240
Selectively connect to 232 and 234. Preamplifier 240 is based on control signals on signal lines 204 and 205 from control / timing circuit 200, and is based on an input multiplexer.
Amplify the signals on signal lines 232 and 234 from 230. Next, the preamplifier 240 outputs the amplified signal to the sample and hold circuit 260 via the signal lines 242 and 244.

【0040】サンプルホールド回路260 は、サンプルホ
ールドディレイ回路250 からの信号ライン254 のコント
ロール信号に基づいて信号ライン242 と244 を介して出
力される増幅された信号出力をサンプリングする。制御
/タイミング回路200 からサンプルホールドディレイ回
路250 へのコントロール信号に基づき、サンプルホール
ドディレイ回路250 は、RCタイミング回路160 に信号
ライン252 を介してコントロール信号を出力する。
The sample hold circuit 260 samples the amplified signal output via the signal lines 242 and 244 based on the control signal on the signal line 254 from the sample hold delay circuit 250. Based on the control signal from control / timing circuit 200 to sample / hold delay circuit 250, sample / hold delay circuit 250 outputs a control signal to RC timing circuit 160 via signal line 252.

【0041】RCタイミング回路160 は、サンプルホー
ルドディレイ回路250 からの信号ライン252 上のコント
ロール信号に対応する戻りの遅延したコントロール信号
を信号ライン162 に出力する。サンプルホールドディレ
イ回路250 は、制御/タイミング回路200 からの信号ラ
イン202 上の同期信号およびRCタイミング回路160か
らの信号ライン162 上の遅延したコントロール信号に基
づいて信号ライン254上にコントロール信号を出力す
る。サンプルホールドディレイ回路250 は、さらに制御
/タイミング回路200 から信号ライン203 上の2番目の
コントロール信号に基づいて、信号ライン254 上にコン
トロール信号を生成出力する。
The RC timing circuit 160 outputs a delayed control signal corresponding to the control signal on the signal line 252 from the sample hold delay circuit 250 to the signal line 162. Sample and hold delay circuit 250 outputs a control signal on signal line 254 based on the synchronization signal on signal line 202 from control / timing circuit 200 and the delayed control signal on signal line 162 from RC timing circuit 160. . The sample hold delay circuit 250 further generates and outputs a control signal on a signal line 254 based on the second control signal on the signal line 203 from the control / timing circuit 200.

【0042】サンプルホールド回路260 が、信号ライン
242 と244 上の増幅された信号をサンプリングしたら、
一旦保持された信号は信号ライン262 と264 を介して復
調器270 に出力される。制御/タイミング回路200 は復
調器270 に複数のコントロール信号を出力する。復調器
270 は、サンプルホールド回路260 からの信号を復調
し、信号ライン272 を介してインテグレータ280 へ出力
する。
The sample hold circuit 260 is connected to a signal line
After sampling the amplified signals on 242 and 244,
The signal once held is output to demodulator 270 via signal lines 262 and 264. The control / timing circuit 200 outputs a plurality of control signals to the demodulator 270. Demodulator
270 demodulates the signal from the sample and hold circuit 260 and outputs it to the integrator 280 via the signal line 272.

【0043】インテグレータ280 は、制御/タイミング
回路200 から信号ライン207 上に出力された複数のコン
トロール信号に基づいて、復調器270 から信号ライン27
2 上に出力された復調された信号出力を積分する。イン
テグレータ280 は、次にA/Dコンバータ290 へ、信号
ライン282 を介して積分された信号を出力する。信号ラ
イン208 上の制御/タイミング回路200 からのコントロ
ール信号に基づき、A/Dコンバータ290 は、インテグ
レータ280 から信号ライン282 を介して入力された積分
された信号をディジタル信号に変換する。次にこのディ
ジタル信号は信号ライン292 を介して制御装置110 へ出
力される。
The integrator 280 outputs a signal from the demodulator 270 to the signal line 27 based on a plurality of control signals output on the signal line 207 from the control / timing circuit 200.
2 Integrate the demodulated signal output output above. The integrator 280 then outputs the integrated signal to the A / D converter 290 via the signal line 282. Based on the control signal from the control / timing circuit 200 on the signal line 208, the A / D converter 290 converts the integrated signal input from the integrator 280 via the signal line 282 into a digital signal. This digital signal is then output to controller 110 via signal line 292.

【0044】図8は、サンプルホールドディレイ回路25
0 、RCタイミング回路160 、サンプルホールド回路26
0 、復調器270 、およびインテグレータ280 を詳細に示
す。特に、サンプルホールドディレイ回路250 は、Dタ
イプフリップフロップ253 、ドライバー256 、およびシ
ュミットトリガ素子258 を含んでいる。Dタイプフリッ
プフロップ253 のD入力は、制御/タイミング回路200
からのコントロール信号ライン203 と接続されている。
Dタイプフリップフロップ253 のためのクロック入力は
信号ライン202 と接続され、制御/タイミング回路200
から同期信号を入力する。ドライバー256 は、Dタイプ
フリップフロップ253 のQ出力と信号ライン252 の間に
接続される。シュミットトリガ素子258 の入力は入力信
号ライン162 と接続される一方、シュミットトリガ素子
258 の出力は信号ライン254 と接続される。
FIG. 8 shows a sample hold delay circuit 25.
0, RC timing circuit 160, sample hold circuit 26
0, demodulator 270, and integrator 280 are shown in detail. In particular, the sample hold delay circuit 250 includes a D-type flip-flop 253, a driver 256, and a Schmitt trigger element 258. The D input of the D-type flip-flop 253 is connected to the control / timing circuit 200.
Is connected to a control signal line 203 from
The clock input for the D-type flip-flop 253 is connected to the signal line 202 and the control / timing circuit 200
Input a synchronization signal from The driver 256 is connected between the Q output of the D-type flip-flop 253 and the signal line 252. The input of the Schmitt trigger element 258 is connected to the input signal line 162, while
The output of 258 is connected to signal line 254.

【0045】RCタイミング回路160 は抵抗164 とコン
デンサ166 を含んでいる。抵抗164は、ドライバー256
からの入力信号ライン252 とシュミットトリガ素子258
と接続された出力信号ライン162 の間で接続される。コ
ンデンサ166 は出力信号ライン162 とグラウンドの間で
接続される。従って、出力信号がドライバー256 から信
号ライン252 を介してRCタイミング回路160 に出力さ
れる時、出力信号ライン162 上のRCタイミング回路16
0 の信号は、抵抗164 の抵抗値とコンデンサ166 の容量
に基づいて変化する。
The RC timing circuit 160 includes a resistor 164 and a capacitor 166. Resistor 164, driver 256
Input signal line 252 and Schmidt trigger element 258
Is connected between the output signal lines 162 connected. Capacitor 166 is connected between output signal line 162 and ground. Therefore, when the output signal is output from the driver 256 to the RC timing circuit 160 via the signal line 252, the RC timing circuit 16 on the output signal line 162
The signal of 0 changes based on the resistance value of the resistor 164 and the capacitance of the capacitor 166.

【0046】信号ライン254 のシュミットトリガ素子25
8 からの出力はコントロール信号として使われる。特
に、信号ライン254 はサンプルホールド回路260 のスイ
ッチ265 と266 に接続される。サンプルホールド回路26
0 のスイッチ265 の1方の極が、入力ライン242 と接続
される。スイッチ265 の他の極は出力ライン262 と接続
される。同様に、スイッチ266 の1方の極は入力信号ラ
イン244 と接続される一方、スイッチ266 の他の極は出
力信号ライン264 と接続される。最初のコンデンサ267
は出力信号ライン262 とグラウンドの間で接続される一
方、信号ライン264 とグラウンドの間で2番目のコンデ
ンサ268 が接続される。
The Schmitt trigger element 25 on the signal line 254
The output from 8 is used as a control signal. In particular, signal line 254 is connected to switches 265 and 266 of sample and hold circuit 260. Sample hold circuit 26
One pole of the zero switch 265 is connected to the input line 242. The other pole of switch 265 is connected to output line 262. Similarly, one pole of switch 266 is connected to input signal line 244, while the other pole of switch 266 is connected to output signal line 264. First capacitor 267
Is connected between output signal line 262 and ground, while a second capacitor 268 is connected between signal line 264 and ground.

【0047】サンプルホールド回路260 のスイッチ265
と266 が閉じられる時には、入力信号ライン242 と244
からの受信された入力信号は、スイッチ265 と266 を通
過して出力ライン262 と264 に出力される。同時に、コ
ンデンサ267 と268 がチャージされる。次にスイッチ26
5 と266 が開かれると、信号ライン262 と264 の電圧振
幅は、コンデンサ267 と268 にそれぞれ蓄えられた電圧
が供給される。
Switch 265 of sample / hold circuit 260
And 266 are closed, the input signal lines 242 and 244
The input signal received from the switch is passed through switches 265 and 266 and output to output lines 262 and 264. At the same time, capacitors 267 and 268 are charged. Then switch 26
When 5 and 266 are opened, the voltage amplitudes on signal lines 262 and 264 are supplied by the voltages stored on capacitors 267 and 268, respectively.

【0048】復調器270 は、2セットのスイッチ271aお
よび271bと273aおよび273bをそれぞれ含んでいる。入力
信号ライン262 は、スイッチ271aおよび273bのそれぞれ
の1方の極と接続される。入力信号ライン264 は、同様
にスイッチ273aおよび271bのそれぞれの1方の極と接続
される。制御/タイミング回路200 からの最初のコント
ロール信号ライン206aは、スイッチ271aおよび271bをコ
ントロールするために使用される。スイッチ273aおよび
273bをコントロールするために、制御/タイミング回路
200 からの2番目のコントロール信号ライン206bが使用
される。
Demodulator 270 includes two sets of switches 271a and 271b and 273a and 273b, respectively. Input signal line 262 is connected to one pole of each of switches 271a and 273b. Input signal line 264 is similarly connected to one pole of each of switches 273a and 271b. The first control signal line 206a from control / timing circuit 200 is used to control switches 271a and 271b. Switch 273a and
Control / timing circuit to control 273b
A second control signal line 206b from 200 is used.

【0049】スイッチ271aと273aのそれぞれの他の極
は、オペアンプ274 の反転入力と接続される。同様にス
イッチ271bおよび273bのそれぞれの他の極は、オペアン
プ274の非反転入力と接続される。オペアンプ274 の反
転入力は、並行して接続されたコンデンサ277 とスイッ
チ275aによりオペアンプ274 の出力信号ライン272 と接
続される。同様に、オペアンプ274 の非反転入力は、並
行して接続されたコンデンサ276 とスイッチ275bにより
基準電圧Vref と接続されている。スイッチ275aおよび
275bをコントロールするために、制御/タイミング回路
200 からの3番目のコントロール信号ライン206cが使用
される。
The other pole of each of the switches 271a and 273a is connected to the inverting input of an operational amplifier 274. Similarly, the other pole of each of switches 271b and 273b is connected to the non-inverting input of operational amplifier 274. The inverting input of the operational amplifier 274 is connected to the output signal line 272 of the operational amplifier 274 by a capacitor 277 and a switch 275a connected in parallel. Similarly, the non-inverting input of the operational amplifier 274 is connected to the reference voltage Vref by a capacitor 276 and a switch 275b connected in parallel. Switch 275a and
Control / timing circuit to control 275b
A third control signal line 206c from 200 is used.

【0050】信号ライン272 の復調器270 のオペアンプ
274 からの復調された信号の出力は、インテグレータ28
0 のコンデンサ281 に入力される。コンデンサ281 は、
最初のスイッチ283 および2番目のスイッチ284 を通っ
てオペアンプ285 の反転および非反転入力とそれぞれ接
続されている。最初のスイッチ283 は、最初の信号ライ
ン207aの制御/タイミング回路200 からコントロール信
号によりコントロールされる。2番目のスイッチ284
は、同様に2番目の信号ライン207bの制御/タイミング
回路200 からコントロール信号によりコントロールされ
る。
Operational amplifier of demodulator 270 on signal line 272
The output of the demodulated signal from 274
0 is input to the capacitor 281. Capacitor 281 is
The first switch 283 and the second switch 284 are connected to the inverting and non-inverting inputs of the operational amplifier 285, respectively. The first switch 283 is controlled by a control signal from the control / timing circuit 200 on the first signal line 207a. Second switch 284
Is similarly controlled by a control signal from the control / timing circuit 200 of the second signal line 207b.

【0051】インテグレータ280 の出力信号ライン282
はオペアンプ285 の出力と接続される。オペアンプ285
の出力は、並行して接続されたコンデンサ287 とスイッ
チ286 を通ってオペアンプ285 の反転入力にフィードバ
ックされる。スイッチ286 のためのコントロール信号
は、3番目のコントロール信号ライン207cを介して制御
/タイミング回路200 から入力される。
The output signal line 282 of the integrator 280
Is connected to the output of the operational amplifier 285. Operational Amplifier 285
Is fed back to an inverting input of an operational amplifier 285 through a capacitor 287 and a switch 286 connected in parallel. The control signal for switch 286 is input from control / timing circuit 200 via third control signal line 207c.

【0052】図9はプリアンプ240 の第1の好適な実施
例を示す。プリアンプ240 は、3つの増幅回路ステー
ジ、すなわち1番目のステージ241 、2番目のステージ
243 、および3番目のステージ245 を含んでいる。プリ
アンプ240 への入力信号ライン232 と234 は最初のステ
ージ241 のIN+ とIN- とそれぞれ接続される。プリアン
プ240 の出力信号ライン242 と244 は、3番目のステー
ジ245 のOUT-とOUT+ターミナルとそれぞれ接続される。
同様に最初のステージ241 のOUT-とOUT+ターミナルは、
信号ライン241a、241bを介して1対の1番目のコンデン
サ248aと248bを通って、2番目のステージ243 のIN+ と
IN- ターミナルとそれぞれ接続される。さらに2番目の
ステージ243 のOUT-とOUT+ターミナルは、信号ライン24
3a、243bを介して1対の2番目のコンデンサ249aと249b
を通って、3番目のステージ245 のIN+ とIN- ターミナ
ルとそれぞれ接続される。
FIG. 9 shows a first preferred embodiment of the preamplifier 240. The preamplifier 240 has three amplification circuit stages, a first stage 241 and a second stage.
243, and a third stage 245. Input signal lines 232 and 234 to preamplifier 240 are connected to IN + and IN- of first stage 241 respectively. Output signal lines 242 and 244 of preamplifier 240 are connected to OUT- and OUT + terminals of third stage 245, respectively.
Similarly, the OUT- and OUT + terminals of the first stage 241
Through a pair of first capacitors 248a and 248b via signal lines 241a and 241b, IN + of the second stage 243 and
Connected to each IN- terminal. The OUT- and OUT + terminals of the second stage 243 are connected to signal line 24.
A pair of second capacitors 249a and 249b via 3a and 243b
, And connected to the IN + and IN- terminals of the third stage 245, respectively.

【0053】スイッチ246a-246f のそれぞれの第1の極
は、基準電圧Vref と接続される。スイッチ246a、246
c、および246eの2番目の極は、信号ライン232 、241
a、および243aとそれぞれ結節点232a、241c、および243
cにおいて接続される。スイッチ246b、246d、および246
fの2番目の極は、信号ライン234 、241bおよび243bと
それぞれ結節点234a、241d、および243dにおいて接続さ
れる。スイッチ246a-246fは、信号ライン204a上の制御
/タイミング回路200 からのコントロール信号によりコ
ントロールされる。
The first pole of each of the switches 246a-246f is connected to a reference voltage Vref. Switch 246a, 246
c and the second pole of 246e are signal lines 232, 241
a and 243a and nodes 232a, 241c and 243, respectively
Connected at c. Switches 246b, 246d, and 246
The second pole of f is connected to signal lines 234, 241b and 243b at nodes 234a, 241d and 243d, respectively. Switches 246a-246f are controlled by control signals from control / timing circuit 200 on signal line 204a.

【0054】スイッチ247a、247c、および247eの最初の
極は、信号ライン232 、241a、および243aと結節点232
a、241c、および243cにそれぞれ接続される。スイッチ2
47a、247c、および247eの他の極は、信号ライン241a、2
43a、および242 と結節点241e、243e、および242aにお
いてそれぞれ接続される。同様にスイッチ247b、247d、
および247fの最初の極は、信号ライン234 、241bおよび
243bと結節点234a、241d、および243dにおいてそれぞれ
接続される。スイッチ247b、247d、および247fの2番目
の極は、信号ライン241b、243b、および244 と結節点24
1f、243f、および244aにおいてそれぞれ接続される。
The first poles of switches 247a, 247c and 247e are connected to signal lines 232, 241a and 243a and node 232, respectively.
a, 241c, and 243c, respectively. Switch 2
The other poles of 47a, 247c, and 247e are connected to signal lines 241a, 2
43a and 242 are connected to nodes 241e, 243e, and 242a, respectively. Similarly, switches 247b, 247d,
And the first pole of 247f are connected to signal lines 234, 241b and
243b and nodes 234a, 241d, and 243d, respectively. The second poles of switches 247b, 247d, and 247f are connected to signal lines 241b, 243b, and 244 and node 24.
Connected at 1f, 243f, and 244a, respectively.

【0055】スイッチ247a-247f それぞれは、信号ライ
ン205 を介して制御/タイミング回路200 からコントロ
ール信号によりコントロールされる。1番目のコンデン
サ248aは、信号ライン241a上の結節点241eと241cの間に
置かれる。同様に1番目のコンデンサ248bは、信号ライ
ン241b上の結節点241fと241dの間に置かれる。同様に2
番目のコンデンサ249aは、信号ライン243a上の結節点24
3eと243cの間に置かれる。同様に2番目のコンデンサ24
9bは、信号ライン243b上の結節点243fと243dの間に置か
れる。1番目のコンデンサ248aと248bのペア、および2
番目のコンデンサ249aと249bのペアは、スイッチ247a-2
47f が閉じられる時に1番目−3番目のステージ241 、
243 、245 に供給されたリセットバイアス電圧を蓄える
ことによりステージを切り離している。
Each of the switches 247a-247f is controlled by a control signal from the control / timing circuit 200 via a signal line 205. The first capacitor 248a is located between nodes 241e and 241c on signal line 241a. Similarly, a first capacitor 248b is located between nodes 241f and 241d on signal line 241b. Similarly 2
The second capacitor 249a is connected to node 24 on signal line 243a.
Located between 3e and 243c. Similarly, the second capacitor 24
9b is located between nodes 243f and 243d on signal line 243b. The first pair of capacitors 248a and 248b, and 2
The second pair of capacitors 249a and 249b is connected to switch 247a-2
When 47f is closed, the first to third stages 241,
The stages are separated by storing the reset bias voltages supplied to 243 and 245.

【0056】図10は1番目のステージ241 を詳細に示
す。図10において示された回路は、集積された、ソー
ス共通差動増幅部を含む。2番目のステージ243 および
3番目のステージ245 の構造も同一である。
FIG. 10 shows the first stage 241 in detail. The circuit shown in FIG. 10 includes an integrated, common source differential amplifier. The structures of the second stage 243 and the third stage 245 are the same.

【0057】特に、図10に例示するように、信号ライ
ン232 は、1番目のステージ241 のIN+ ターミナルを通
って1番目のPMOSトランジスタ320 のゲートに接続
される。他の信号ライン234 は2番目のPMOSトラン
ジスタ330 のゲートへのIN-ターミナルと接続される。
1番目および2番目のPMOSトランジスタ320 と330
のソースは、共通な電流源310 と接続される。共通な電
流源310 は電流Ibを出力する。
In particular, as illustrated in FIG. 10, the signal line 232 is connected to the gate of the first PMOS transistor 320 through the IN + terminal of the first stage 241. Another signal line 234 is connected to the IN- terminal to the gate of the second PMOS transistor 330.
First and second PMOS transistors 320 and 330
Are connected to a common current source 310. The common current source 310 outputs a current Ib.

【0058】最初のPMOSトランジスタ320 のドレイ
ンは最初のNMOSトランジスタ340 のゲートとソース
に接続される。同様に2番目のPMOSトランジスタ33
0 のドレインは2番目のNMOSトランジスタ350 のゲ
ートとソースに接続される。2番目のNMOSトランジ
スタ350 のゲートはまた、3番目のNMOSトランジス
タ360 のゲートと接続される一方、最初のNMOSトラ
ンジスタ340 のゲートはまた、4番目のNMOSトラン
ジスタ370 のゲートと接続される。4番目のNMOSト
ランジスタ370 のソースは、1番目のステージ241 のOU
T+ターミナルを通って信号ライン241bに接続される。3
番目のNMOSトランジスタ360 のソースは同様に、1
番目のステージ241 のOUT-ターミナルを通って出力信号
ライン241aと接続される。1番目−4番目のNMOSト
ランジスタ340-370 のドレインはグラウンドに接続され
る。
The drain of the first PMOS transistor 320 is connected to the gate and source of the first NMOS transistor 340. Similarly, the second PMOS transistor 33
The drain of 0 is connected to the gate and source of the second NMOS transistor 350. The gate of the second NMOS transistor 350 is also connected to the gate of the third NMOS transistor 360, while the gate of the first NMOS transistor 340 is also connected to the gate of the fourth NMOS transistor 370. The source of the fourth NMOS transistor 370 is connected to the OU of the first stage 241.
Connected to signal line 241b through T + terminal. 3
Similarly, the source of the NMOS transistor 360 is 1
The OUT-terminal of the second stage 241 is connected to the output signal line 241a. The drains of the first to fourth NMOS transistors 340 to 370 are connected to the ground.

【0059】3番目のNMOSトランジスタ360 のソー
スは、また3番目のPMOSトランジスタ380 のゲート
とドレインに接続される。同様に4番目のNMOSトラ
ンジスタ370 のソースは、4番目のPMOSトランジス
タ390 のゲートとドレインと接続される。3番目のPM
OSトランジスタ380 および4番目のPMOSトランジ
スタ390 のソースは、共通電圧VCOM に接続される。
The source of the third NMOS transistor 360 is also connected to the gate and drain of the third PMOS transistor 380. Similarly, the source of the fourth NMOS transistor 370 is connected to the gate and the drain of the fourth PMOS transistor 390. 3rd PM
The sources of the OS transistor 380 and the fourth PMOS transistor 390 are connected to a common voltage VCOM.

【0060】従って、1番目および2番目のPMOSト
ランジスタ320 と330 は、ソース共通差動増幅部を構成
する。1番目−4番目のNMOSトランジスタ340-370
は電流ミラー部を構成する。3番目と4番目のPMOS
トランジスタ380 と390 は、PMOSトランジスタ320
と330 により構成された共通ソース差動増幅部と同じト
ランジスタタイプによる負荷部を構成する。
Accordingly, the first and second PMOS transistors 320 and 330 constitute a common source differential amplifier. First to fourth NMOS transistors 340-370
Constitutes a current mirror unit. Third and fourth PMOS
Transistors 380 and 390 are PMOS transistors 320
And 330 constitute a load section of the same transistor type as the common source differential amplifier section.

【0061】図11は、共通電圧VCOM を生成するため
のプリアンプ240 の電圧供給回路400 を示す。図11に
例示するように、電源電圧VDDは、5番目のPMOSト
ランジスタ410 および6番目のPMOSトランジスタ48
0 のソースと接続されている。5番目と6番目のPMO
Sトランジスタ410 と480 のゲートは、1番目のスイッ
チ460 を通って接続される。特に、5番目のPMOSト
ランジスタ410 のゲートは1番目のスイッチ460 の第1
の極と接続され、またコンデンサ440 の第1の極板と接
続される。6番目のPMOSトランジスタ480 のゲート
は、1番目のスイッチ460 の第2の極およびドレインに
接続される。5番目のPMOSトランジスタ410 のドレ
インは、7番目のPMOSトランジスタ420 のソース、
および3番目と4番目のPMOSトランジスタ380 と39
0 のソースと接続される。従って、共通電圧VCOM は5
番目のPMOSトランジスタ410 のドレインから供給さ
れる。
FIG. 11 shows a voltage supply circuit 400 of the preamplifier 240 for generating the common voltage VCOM. As illustrated in FIG. 11, the power supply voltage VDD is set to the fifth PMOS transistor 410 and the sixth PMOS transistor 48.
Connected to 0 source. Fifth and sixth PMO
The gates of S-transistors 410 and 480 are connected through a first switch 460. In particular, the gate of the fifth PMOS transistor 410 is connected to the first switch 460
And the first electrode plate of the capacitor 440. The gate of the sixth PMOS transistor 480 is connected to the second pole and drain of the first switch 460. The drain of the fifth PMOS transistor 410 is connected to the source of the seventh PMOS transistor 420,
And third and fourth PMOS transistors 380 and 39
Connected to zero source. Therefore, the common voltage VCOM is 5
It is supplied from the drain of the PMOS transistor 410.

【0062】7番目のPMOSトランジスタ420 のゲー
トとドレインが一緒に接続されると共に2番目のスイッ
チ450 の第1の極および2番目の電流源430 の一端と接
続される。6番目のPMOSトランジスタ480 のゲート
とドレインは、また3番目の電流源490 の一端と接続さ
れている。2番目と3番目の電流源430 と490 の他端は
グラウンドと接続される。
The gate and drain of the seventh PMOS transistor 420 are connected together and to the first pole of the second switch 450 and one end of the second current source 430. The gate and drain of the sixth PMOS transistor 480 are also connected to one end of the third current source 490. The other ends of the second and third current sources 430 and 490 are connected to ground.

【0063】2番目と3番目の電流源430 と490 は、そ
れぞれKIb/2の電流を出力する。定数Kは、適当なバイ
アス電流が3番目および4番目のPMOSトランジスタ
380と390 に供給されることを保証するように選ばれ
る。別の実施例にはステージ241 、243 および245 のそ
れぞれにおいて、共通電圧生成回路400 を備えている。
どちらの場合においても、個々の共通電圧生成回路400
により駆動されるステージ数に基づいて定数Kが選ばれ
る。一般に”K”は駆動されるステージ数の2倍に設定
するのが好ましい。従って、
The second and third current sources 430 and 490 output currents of KIb / 2, respectively. The constant K is an appropriate bias current for the third and fourth PMOS transistors.
380 and 390 are chosen to ensure that they are supplied. Another embodiment includes a common voltage generation circuit 400 at each of the stages 241, 243 and 245.
In each case, the individual common voltage generator 400
Is selected based on the number of stages driven by. Generally, "K" is preferably set to twice the number of stages to be driven. Therefore,

【0064】K = ( 2 * n ) + 1K = (2 * n) +1

【0065】ここで、n は共通電圧生成回路400 により
駆動されるステージの数である。
Here, n is the number of stages driven by the common voltage generation circuit 400.

【0066】2番目のスイッチ450 の2番目の極は、コ
ンデンサ440 の2番目の極板、および3番目のスイッチ
470 の1番目の極と接続される。3番目のスイッチ470
の2番目の極は、基準電圧Vref と接続されている。2
番目のスイッチ450 は、制御/タイミング回路200 から
の制御ライン204cのコントロール信号によりコントロー
ルされる。1番目および3番目のスイッチ460 と470
は、制御/タイミング回路200 からの制御ライン204bの
コントロール信号によりコントロールされる。
The second pole of the second switch 450 is connected to the second plate of the capacitor 440 and the third switch.
Connected to the first pole of 470. Third switch 470
Is connected to the reference voltage Vref. 2
The second switch 450 is controlled by a control signal on the control line 204c from the control / timing circuit 200. First and third switches 460 and 470
Is controlled by a control signal on a control line 204b from the control / timing circuit 200.

【0067】1番目と2番目のPMOSトランジスタ32
0 と330 は、古典的なPMOS差動ペアによる1番目の
ステージ241 における入力を形成する。トランジスタ32
0 と330 の出力電流i320 とi330 は、1番目ー4番目
のNMOSトランジスタ340-370 により写されている。
従って、トランジスタ320 と330 により構成された差動
入力ステージの電流は下記の通りである。
First and second PMOS transistors 32
0 and 330 form the input in the first stage 241 with a classic PMOS differential pair. Transistor 32
The output currents i320 and i330 of 0 and 330 are copied by the first to fourth NMOS transistors 340-370.
Thus, the current in the differential input stage formed by transistors 320 and 330 is as follows:

【0068】 i320 - i330 = g320 * ( VIN+ - VIN- )I320-i330 = g320 * (VIN +-VIN-)

【0069】ここで、g320 は、1番目のPMOSトラ
ンジスタ320 および2番目のPMOSトランジスタ330
の相互コンダクタンスである。
Here, g 320 is the first PMOS transistor 320 and the second PMOS transistor 330
Is the transconductance of

【0070】上述のように、1番目と2番目のPMOS
トランジスタ320 と330 は両方ともPタイプトランジス
タであり、それらの相互コンダクタンスはほとんど同じ
である。相互コンダクタンスは制御不可能な製造工程変
数に大きく依存するが、トランジスタ320 と330 は両方
ともPMOSトランジスタであり、従ってこれは同じ製
造工程ステップにおいて形成される。特に制御不可能な
製造工程は、PMOSトランジスタ320 と330 の制御不
可能な相互コンダクタンスパラメーターK'Pに影響する
が、両方のトランジスタで同じ値である。
As described above, the first and second PMOSs
Transistors 320 and 330 are both P-type transistors and their transconductances are nearly identical. Although the transconductance is highly dependent on uncontrollable manufacturing process variables, transistors 320 and 330 are both PMOS transistors and are therefore formed in the same manufacturing process step. Particularly uncontrollable manufacturing steps affect the uncontrollable transconductance parameter K'P of the PMOS transistors 320 and 330, but have the same value for both transistors.

【0071】すなわち、PMOSトランジスタ320 と33
0 が同じ製造工程ステップ下で作られるので、相互コン
ダクタンスパラメーターK'Pは同じ程度に影響される。
従ってこのパラメーターは近い値を取りほとんど同じで
ある。同じ理由により、1番目と2番目のNMOSトラ
ンジスタ340 と350 の相互コンダクタンスgはほとんど
同じである。同様に3番目と4番目のNMOSトランジ
スタ360 と370 の相互コンダクタンスgはほとんど同じ
である。最後に、同じ理由で3番目と4番目のPMOS
トランジスタ380 と390 の相互コンダクタンスgはほと
んど同じである。
That is, the PMOS transistors 320 and 33
Since 0 is made under the same manufacturing process step, the transconductance parameter K'P is affected to the same extent.
Therefore, this parameter takes close values and is almost the same. For the same reason, the transconductance g of the first and second NMOS transistors 340 and 350 is almost the same. Similarly, the transconductance g of the third and fourth NMOS transistors 360 and 370 is almost the same. Finally, the third and fourth PMOS for the same reason
Transconductances g of transistors 380 and 390 are almost the same.

【0072】さらに、電流ミラー部の1番目−4番目の
NMOSトランジスタ340-370 の相互コンダクタンス
は、回路の利得を増大させるために比例させられる。特
に、3番目と4番目のNMOSトランジスタ360 と370
の相互コンダクタンスは、それぞれ2番目と1番目のN
MOSトランジスタ350 と340 の相互コンダクタンスの
倍数である。好ましくはトランジスタ360 と370 は同じ
倍数が使われる。従って、
Further, the transconductance of the first to fourth NMOS transistors 340 to 370 of the current mirror section is made proportional to increase the gain of the circuit. In particular, the third and fourth NMOS transistors 360 and 370
Are the second and first N
This is a multiple of the transconductance of MOS transistors 350 and 340. Preferably, transistors 360 and 370 are the same multiple. Therefore,

【0073】 i360 = k * i330 および i370 = k * i320I360 = k * i330 and i370 = k * i320

【0074】従って、ダイオードが接続された負荷部の
出力PMOSトランジスタ380 と390 は、差動出力であ
り、下記の通りである。
Accordingly, the output PMOS transistors 380 and 390 of the load section to which the diode is connected are differential outputs, and are as follows.

【0075】 VOUT+ -VOUT- = (i360 - i370 ) / g380VOUT + -VOUT-= (i360-i370) / g380

【0076】ここで、g380 は、3番目のPMOSPMOS
トランジスタ380 および4番目のPMOSトランジスタ
390 の相互コンダクタンスである。従って、最初のステ
ージ241 の電圧利得AV は下記のようになる。
Here, g380 is the third PMOS PMOS.
Transistor 380 and fourth PMOS transistor
390 transconductances. Therefore, the voltage gain AV of the first stage 241 is as follows.

【0077】 AV = (VOUT+ -VOUT- ) / (VIN+ - VIN- ) =K * (g320 / g380 )AV = (VOUT + -VOUT-) / (VIN + -VIN-) = K * (g320 / g380)

【0078】さらに、PMOSトランジスタの相互コン
ダクタンスgは、幅Wと長さlを持つと共に電流iによ
りバイアスが掛けられている。
Further, the transconductance g of the PMOS transistor has a width W and a length 1 and is biased by a current i.

【0079】g = ( 2 *K'P *i * (W/l ) ) 1/2G = (2 * K'P * i * (W / l)) 1/2

【0080】ここでK'Pは、PMOSトランジスタ320
、330 、380 および390 における製造工程依存の相互
コンダクタンスパラメーターである。
Here, K′P is a PMOS transistor 320
, 330, 380 and 390 are process dependent transconductance parameters.

【0081】最後に、1番目と2番目のPMOSトラン
ジスタ320 と330 の1番目のステージ241 のバイアス電
流がIb/2である一方、3番目と4番目のPMOSトラ
ンジスタ380 と390 のための1番目のステージ241 のバ
イアス電流は、K*Ib/2である。従って、1番目のス
テージ241 のための利得AV は下記のようになる。
Finally, while the bias current of the first stage 241 of the first and second PMOS transistors 320 and 330 is Ib / 2, the first for the third and fourth PMOS transistors 380 and 390 The bias current of the stage 241 is K * Ib / 2. Thus, the gain AV for the first stage 241 is:

【0082】 AV =K * [ (2 *K'P *Ib (W320 / l320 ) ) / ( 2 *K'P* K( Ib /2 ) * (W380 / l380 ) ) ] 1/2 = [ ( 2 *K (W320 / l320 ) ) / (W380 / l380 ) ] 1/2AV = K * [(2 * K'P * Ib (W320 / l320)) / (2 * K'P * K (Ib / 2) * (W380 / l380))] 1/2 = [( 2 * K (W320 / l320)) / (W380 / l380)] 1/2

【0083】従って、1番目のステージ241の利得A
V は、PMOSトランジスタ320 、330 、380 および39
0 の製造中に起こる制御不可能な変化する製造工程パラ
メーターに大きく依存する相互コンダクタンスパラメー
ターK'Pから独立している。1番目、2番目と3番目の
ステージ241 、243 および245 がほとんど同じである。
1番目と2番目のPMOSトランジスタ320 と330 が、
様々な利得設定するため回路の形を中または外で切り替
え可能な1番目のステージを形成するために、複数のト
ランジスタで構成可能である。
Therefore, the gain A of the first stage 241
V is the PMOS transistors 320, 330, 380 and 39
0 is independent of the transconductance parameter K'P, which is highly dependent on uncontrollable changing manufacturing process parameters that occur during the manufacture of O.sub.0. The first, second and third stages 241, 243 and 245 are almost identical.
The first and second PMOS transistors 320 and 330 are
It can be made up of multiple transistors to form a first stage that can switch the form of the circuit inside or outside for various gain settings.

【0084】図11において示されたコモンモードバイ
アス回路において、5番目と6番目のPMOSトランジ
スタ420 と480 は、図10において示された1番目のス
テージ241 のトランジスタ380 と390 に同じバイアス電
流によりバイアスを掛ける。さらに、7番目のPMOS
トランジスタ420 は、3番目および4番目のPMOSト
ランジスタ380 と390 に適合して、バイアス条件 (VIN
+ - VIN- = 0 ) において、
In the common mode bias circuit shown in FIG. 11, the fifth and sixth PMOS transistors 420 and 480 have the same bias current as the transistors 380 and 390 of the first stage 241 shown in FIG. Multiply. In addition, the seventh PMOS
Transistor 420 is compatible with the third and fourth PMOS transistors 380 and 390 and has a bias condition (VIN
+-VIN- = 0)

【0085】 VCOM - V401 = VCOM - VOUT+ =VVCOM -VOUT-VCOM-V401 = VCOM-VOUT + = VVCOM-VOUT-

【0086】信号ライン204cおよび204bのコントロール
信号入力は、信号ライン204cの信号がhigh、信号ライン
204bの信号がhighというように重複することはない。従
って、個々のサイクルの最初で信号ライン204bの信号で
highである。コンデンサ440はV402 - Vref にチャー
ジされる。大きいW/l比を持つように、6番目のPMO
Sトランジスタ480 が設計されるので、V402 はしきい
電圧の上の数ミリボルトである。その上さらに、信号ラ
イン204bがhighの時には、信号ライン204aがhighで、こ
のように、最初のステージの入力ライン232 と234 は、
Vref に切り替えられる。電圧V403は6番目のPMOS
トランジスタ480 のバイアス電圧になる。6番目のPM
OSトランジスタ480 のバイアス電圧は、正しいバイア
ス電流が負荷部へ供給されることを保証するための、お
およそ正しい電圧である。
The control signal input of the signal lines 204c and 204b is such that the signal of the signal line 204c is high,
The signal of 204b does not overlap as high. Therefore, at the beginning of each cycle, the signal on signal line 204b
It is high. The capacitor 440 is charged to V402-Vref. The sixth PMO to have a large W / l ratio
Since S-transistor 480 is designed, V402 is a few millivolts above the threshold voltage. Furthermore, when the signal line 204b is high, the signal line 204a is high, thus the first stage input lines 232 and 234
Vref. Voltage V403 is the sixth PMOS
It becomes the bias voltage of transistor 480. 6th PM
The bias voltage of OS transistor 480 is approximately the correct voltage to ensure that the correct bias current is supplied to the load.

【0087】次に、スイッチ460 と470 が開き、スイッ
チ450 が閉じられる時には、5番目のPMOSトランジ
スタ410 は、共通電圧VCOM をコントロールするため
に、電流源負荷によって高い利得の電圧増幅部として作
動する。7番目のPMOSトランジスタ420 に要求され
るバイアス電流を供給するのに、5番目のPMOSトラ
ンジスタ410 が適切な大きさであると仮定すると、1番
目、2番目、および3番目のステージ241 、243 および
245 のPMOSトランジスタ380 と390 の全出力のため
に、5番目のPMOSトランジスタ410 は6番目のPM
OSトランジスタ480 と同じゲート電圧に必要な電流を
供給する。すなわち、スイッチ460 と470が開かれ、ス
イッチ450 が閉じられると、反転フィードバックループ
が構成される。反転フィードバックループは、コンデン
サ440 、5番目のPMOSトランジスタ410 、7番目の
PMOSトランジスタ420 およびスイッチ450 を含む。
従って、たとえ電圧V401 が電圧Vref を逸脱しても、
5番目のPMOSトランジスタ410 の出力は、電圧Vre
f と等しくなるように電圧V401 を戻すために適切に調
節される。従って、VCOM は、電圧V401 を電圧Vref
と等しくなるようにするための、5番目のPMOSトラ
ンジスタ410 による電圧出力である。従って、
Next, when switches 460 and 470 are opened and switch 450 is closed, the fifth PMOS transistor 410 operates as a high gain voltage amplifier with a current source load to control the common voltage VCOM. . Assuming that the fifth PMOS transistor 410 is appropriately sized to supply the required bias current to the seventh PMOS transistor 420, the first, second, and third stages 241, 243 and
Due to the full output of the 245 PMOS transistors 380 and 390, the fifth PMOS transistor 410 is
A necessary current is supplied to the same gate voltage as that of the OS transistor 480. That is, when switches 460 and 470 are opened and switch 450 is closed, an inverting feedback loop is formed. The inverting feedback loop includes a capacitor 440, a fifth PMOS transistor 410, a seventh PMOS transistor 420, and a switch 450.
Therefore, even if the voltage V401 deviates from the voltage Vref,
The output of the fifth PMOS transistor 410 is the voltage Vre
Properly adjusted to return voltage V401 to be equal to f. Therefore, VCOM changes voltage V401 to voltage Vref.
Is the voltage output by the fifth PMOS transistor 410 to make it equal to Therefore,

【0088】V403 = V402 V401 = VrefV403 = V402 V401 = Vref

【0089】5番目のPMOSトランジスタ410 が要求
された電圧を維持するために十分な電流を供給できない
とトランジスタの不釣り合いが生じる。従って、相互コ
ンダクタンスg410 は大きい。5番目と6番目のPMO
Sトランジスタ410 と480 が大きいW/l比を持っている
ので、V403 とV402 は、お互いに非常に近く、またし
きい電圧のすぐ上にある。従って、これは数十ミリボル
トでV401 に影響するだけである。
If the fifth PMOS transistor 410 cannot supply enough current to maintain the required voltage, transistor imbalance will occur. Therefore, the transconductance g410 is large. Fifth and sixth PMO
Because S transistors 410 and 480 have a large W / l ratio, V403 and V402 are very close to each other and just above the threshold voltage. Therefore, this only affects V401 at tens of millivolts.

【0090】図12は、図7ー11に示された種々の制
御と信号ラインにおいて入力と出力信号を示しているタ
イミング図である。特に、図12に示すように時間t0
において信号ライン204aの信号がlow になると、スイッ
チ246a-246f が開き、1番目、2番目および3番目のス
テージ241 、243 および245 の入力ターミナルIN+ 、IN
- を基準電圧Vref から切り離す。次に、時間t1 にお
いて、信号ライン205の信号がhighになると、スイッチ2
47a-247f が閉じる。次に信号ライン207cの信号がlow
になると、スイッチ286 が開く。これはオペアンプ285
のためのリセット処理を終えて、次の測定サイクルのた
めに積分演算開始することを許可する。
FIG. 12 is a timing diagram showing input and output signals on the various control and signal lines shown in FIGS. In particular, as shown in FIG.
When the signal on the signal line 204a goes low, the switches 246a-246f open to open the input terminals IN +, IN + of the first, second and third stages 241, 243 and 245.
-Is disconnected from the reference voltage Vref. Next, at time t1, when the signal on the signal line 205 goes high, the switch 2
47a-247f closes. Next, the signal on the signal line 207c is low.
, Switch 286 opens. This is an operational amplifier 285
After the reset process for the above, it is permitted to start the integration operation for the next measurement cycle.

【0091】次に、時間t2 において、信号ライン205
の信号がlow になる一方、同時に信号ライン254 の信号
はhighになる。従って、入力マルチプレクサー230 から
の信号ライン232 と234 での信号の出現が、プリアンプ
240 により増幅されて、信号ライン242 と244 において
信号を構成する。
Next, at time t2, the signal line 205
Goes low, while the signal on signal line 254 goes high. Thus, the appearance of the signal on signal lines 232 and 234 from input multiplexer 230 is
It is amplified by 240 to form a signal on signal lines 242 and 244.

【0092】次に時間t3 において、信号ライン254 の
信号がlow になり、信号ライン242と244 に出現する信
号をサンプルホールドするためにスイッチ265 と266 を
開くことで、図12に示された信号ライン262 と264 上
に信号を出力する。
Next, at time t3, the signal on the signal line 254 goes low, and the switches 265 and 266 are opened to sample and hold the signals appearing on the signal lines 242 and 244, whereby the signal shown in FIG. Output the signal on lines 262 and 264.

【0093】次に、時間t4 において、プリアンプ240
の1番目、2番目および3番目のステージ241 、243 お
よび245 をリセットするために再度信号ライン205 の信
号がhighになる。同時に信号ライン206cおよび207bの信
号がlow になる一方、信号ライン206aと207aの信号がhi
ghになる。信号ライン206bおよび207cの信号はlow であ
り続ける。従って、スイッチ271aおよび271bは閉じられ
て、スイッチ273aおよび273bは開き、スイッチ275aおよ
び275bは閉じられて、スイッチ283 は閉じられて、スイ
ッチ284 は開き、スイッチ286 は開き続ける。従って、
出力信号ライン272 において落下エッジがオペアンプ27
4 から出現し、正極電圧ステップはインテグレータ280
により蓄えられて、出力ライン282 に出現する。
Next, at time t4, the preamplifier 240
The signal on signal line 205 goes high again to reset the first, second and third stages 241, 243 and 245. At the same time, the signals on signal lines 206c and 207b go low, while the signals on signal lines 206a and 207a go high.
gh. The signals on signal lines 206b and 207c remain low. Thus, switches 271a and 271b are closed, switches 273a and 273b are open, switches 275a and 275b are closed, switch 283 is closed, switch 284 is open, and switch 286 continues to open. Therefore,
The falling edge of the output signal line 272 is
4 and the positive voltage step
And appear on output line 282.

【0094】次に、時間t5 において、信号ライン254
、206cおよび207bの信号がhighになる一方、信号ライ
ン205 、206aおよび207aの信号はlow になる。これは、
オペアンプ274 の出力をそのt0 レベルに戻し、従っ
て、別の測定サイクルのために復調器をリセットする。
次に、時間t6 において、トランスデューサ130 からプ
リアンプ240 を通って増幅された出力信号出力を再度サ
ンプリングするために、信号ライン254 の信号が再度lo
w になる。次に時間t7 において、信号ライン206cおよ
び207bの信号がlow になり、信号ライン206aおよび207c
がlow であり続ける一方、信号ライン205 、206bおよび
207aの信号はhighになる。従って時間t7 において、ス
イッチ271a、271bおよび286 は開き続けて、スイッチ27
3aおよび273bは閉じて、スイッチ275aおよび275bは開
く。同時にスイッチ283 は再度閉まり、スイッチ284 は
再度開く。オペアンプ274 からの信号ライン272 上の信
号の出力に落下エッジが再度発生すると、別のステップ
で信号はインテグレータ280 により蓄えられ、信号ライ
ン282 に出力される。
Next, at time t5, the signal line 254
, 206c and 207b go high while the signals on signal lines 205, 206a and 207a go low. this is,
The output of op amp 274 is returned to its to level, thus resetting the demodulator for another measurement cycle.
Next, at time t 6, the signal on signal line 254 is again applied to resample the amplified output signal output from transducer 130 through preamplifier 240.
w Next, at time t7, the signals on signal lines 206c and 207b go low, and signal lines 206a and 207c
Remain low while signal lines 205, 206b and
The signal at 207a goes high. Thus, at time t7, switches 271a, 271b and 286 continue to open and switch 27a
3a and 273b are closed and switches 275a and 275b are open. At the same time, switch 283 closes again and switch 284 opens again. When the falling edge occurs again at the output of the signal on signal line 272 from operational amplifier 274, the signal is stored by integrator 280 and output on signal line 282 in another step.

【0095】時間t8-t10の操作は、時間t2-t4 と同
じ操作が行われる。同様に、時間t11- t13の操作は、
時間t5-t7 と同じ操作が行われる。従って、時間t8-
t13の操作は、時間t10とt13の時のインテグレータ28
0 が再度付加的なステップ(クロック)を蓄えて、信号
ライン282 上にそれを出力する。従って、時間t13、信
号ライン282 のインテグレータ280 の出力は4つのユニ
ットステップ(クロック)の間highである。次に、時間
t14において、A/Dコンバータ290 が信号ライン282
の信号をディジタル信号に変換して制御装置110 への信
号ライン292 にそれを出力した後、信号ライン204aおよ
び207cの信号がhighになり、プリアンプ240 とインテグ
レータ280 をリセットする。従って、電子測定システム
100 は次の測定サイクルの準備が整う。
The operation from time t8 to t10 is the same as the operation from time t2 to t4. Similarly, the operation at time t11-t13 is
The same operation as at time t5-t7 is performed. Therefore, the time t8-
The operation of t13 is performed by the integrator 28 at times t10 and t13.
0 again stores an additional step (clock) and outputs it on signal line 282. Thus, at time t13, the output of integrator 280 on signal line 282 is high for four unit steps (clocks). Next, at time t14, the A / D converter 290 switches to the signal line 282.
After converting this signal to a digital signal and outputting it to the signal line 292 to the controller 110, the signals on the signal lines 204a and 207c become high, resetting the preamplifier 240 and the integrator 280. Therefore, the electronic measurement system
100 is ready for the next measurement cycle.

【0097】上記のようにこの発明は特定の実施例につ
いて記述されているが、これによって本発明が限定され
ることはない。発明の要旨から逸脱しない限りにおいて
技術的に、多くの置換、変更が可能である。
Although the invention has been described with reference to particular embodiments, it is not intended that the invention be limited to this. Many substitutions and changes may be made technically without departing from the spirit of the invention.

【0098】[0098]

【発明の効果】この発明により、高速で高い利得増幅で
ありながらしかもリニアで予測可能な利得をコントロー
ルできる電子測定システム用増幅回路が提供される。
According to the present invention, there is provided an amplifier circuit for an electronic measurement system which can control a linear and predictable gain while achieving high speed and high gain amplification.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来の電子測定システムを示す。FIG. 1 shows a conventional electronic measurement system.

【図2】図1の電子測定システムにおいて使われた従来
の増幅回路の第1の実施例を示す。
FIG. 2 shows a first embodiment of a conventional amplifier circuit used in the electronic measurement system of FIG.

【図3】図2において示された増幅回路の第1実施例に
おける入出力曲線を示す。
FIG. 3 shows an input / output curve in the first embodiment of the amplifier circuit shown in FIG. 2;

【図4】図1の電子測定システムにおいて使われた従来
の増幅回路の2番目の実施例を示す。
FIG. 4 shows a second embodiment of a conventional amplifier circuit used in the electronic measurement system of FIG.

【図5】図1の電子測定システムにおいて使われた従来
の増幅回路の3番目の実施例を示す。
FIG. 5 shows a third embodiment of a conventional amplifier circuit used in the electronic measurement system of FIG.

【図6】図5において示された増幅回路における入出力
曲線を示す。
FIG. 6 shows an input / output curve in the amplifier circuit shown in FIG.

【図7】この発明の電子測定システムの第1の好適な実
施例を示す。
FIG. 7 shows a first preferred embodiment of the electronic measurement system of the present invention.

【図8】サンプルホールドディレイ回路、RCタイミン
グ回路、サンプルホールド回路、復調部、およびこの発
明の電子測定システムの第1の好適な実施例のインテグ
レータを詳細に示す。
FIG. 8 shows in detail a sample hold delay circuit, an RC timing circuit, a sample hold circuit, a demodulator, and an integrator of the first preferred embodiment of the electronic measurement system of the present invention.

【図9】この発明の電子測定システムのプリアンプを詳
細に示す。
FIG. 9 shows in detail the preamplifier of the electronic measurement system of the present invention.

【図10】この発明のプリアンプの中で第1ステージを
詳細に示す。
FIG. 10 shows a first stage in the preamplifier of the present invention in detail.

【図11】この発明のプリアンプの制御回路を詳細に示
す。
FIG. 11 shows a control circuit of the preamplifier of the present invention in detail.

【図12】この発明の電子測定システムの様々な要素の
信号を示しているタイミング図である。
FIG. 12 is a timing diagram showing signals of various elements of the electronic measurement system of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 測定システム、 22 マイクロプロセッサー制御装置、 30 変調器、 32 トランスデューサ、 40 増幅回路、 50 復調器、 44 PMOSトランジスタ、 46 NMOSトランジスタ、 100 電子測定システム、 110 制御装置、 120 信号生成処理回路、 130 トランスデューサ、 140 表示部、 150 クロック、 160 RCタイミング回路、 200 制御/タイミング回路、 220 トランスミッターパルス生成回路、 241 第1 ステージ、 243 第2 ステージ、 245 第3 ステージ、 250 サンプルホールドディレイ回路、 260 サンプルホールド回路、 270 復調器、 280 インテグレータ、 290 A/D コンバータ、 400 共通電圧供給回路 20 measurement system, 22 microprocessor controller, 30 modulator, 32 transducer, 40 amplifier circuit, 50 demodulator, 44 PMOS transistor, 46 NMOS transistor, 100 electronic measurement system, 110 controller, 120 signal generation processing circuit, 130 transducer , 140 display, 150 clock, 160 RC timing circuit, 200 control / timing circuit, 220 transmitter pulse generation circuit, 241 first stage, 243 second stage, 245 third stage, 250 sample hold delay circuit, 260 sample hold circuit , 270 demodulator, 280 integrator, 290 A / D converter, 400 common voltage supply circuit

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電子測定システムのトランスデューサか
ら出力される相対的または絶対的な位置を示した2相の
電気信号を増幅する電子測定システム用増幅回路におい
て、 この2相の電気信号を増幅するPタイプトランジスタに
より構成されたソース共通差動増幅部と、 この増幅された2相の電気信号に基づいて2相の増幅さ
れた電気信号を外部へ出力するPタイプトランジスタに
より構成された負荷部と、 前記ソース共通差動増幅部とこの負荷部との間を接続す
るNタイプトランジスタにより構成された電流ミラー部
を備えたことを特徴とする電子測定システム用増幅回
路。
1. An electronic measurement system amplifier circuit for amplifying a two-phase electric signal indicating a relative or absolute position output from a transducer of an electronic measurement system. A source common differential amplifying unit configured by a type transistor; a load unit configured by a P-type transistor that outputs a two-phase amplified electric signal to the outside based on the amplified two-phase electric signal; An amplifier circuit for an electronic measurement system, comprising: a current mirror section configured by an N-type transistor connecting between the common source differential amplifier section and the load section.
【請求項2】 請求項1において、前記負荷部へ共通電
圧を供給するPタイプトランジスタにより構成された共
通電圧供給回路を備えたことを特徴とする電子測定シス
テム用増幅回路。
2. The amplifying circuit for an electronic measurement system according to claim 1, further comprising a common voltage supply circuit including a P-type transistor for supplying a common voltage to said load section.
【請求項3】 請求項1および2の電子測定システム用
増幅回路を複数直列に接続したことを特徴とする電子測
定システム用増幅回路。
3. An amplifier circuit for an electronic measurement system, wherein a plurality of amplifier circuits for an electronic measurement system according to claim 1 and 2 are connected in series.
【請求項4】 請求項1乃至3において、全ての回路要
素を1つのICチップに集積して構成することを特徴と
する電子測定システム用増幅回路。
4. The amplifier circuit for an electronic measurement system according to claim 1, wherein all circuit elements are integrated on one IC chip.
JP9095084A 1996-04-17 1997-03-28 Amplifier circuit for electronic measuring system Pending JPH1038612A (en)

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US08/634,097 1996-04-17
US08/634,097 US5869999A (en) 1996-04-17 1996-04-17 Open loop pre-amplifier for an electronic measuring system

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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6087897A (en) * 1999-05-06 2000-07-11 Burr-Brown Corporation Offset and non-linearity compensated amplifier and method
US6515642B1 (en) * 1999-10-14 2003-02-04 Seiko Epson Corporation Driving circuit for a liquid crystal display
US6831513B2 (en) * 2002-01-16 2004-12-14 Oki Electric Industry Co., Ltd. Differential amplifier
DE10322544B3 (en) * 2003-05-20 2004-08-26 Infineon Technologies Ag Dynamic Random Access Memory for storage of data has data reading amplifier with FET's all of same conduction type with low resistance connections to drains
US7522086B2 (en) * 2005-12-29 2009-04-21 Cambridge Analog Technologies, Inc. Reference circuits for sampled-data circuits
KR102294149B1 (en) 2015-02-13 2021-08-26 삼성전자주식회사 Schmitt trigger circuit and non-volatile memory device including the same
DE112016006788B4 (en) * 2016-04-25 2023-12-21 Mitsubishi Electric Corporation Integrated semiconductor circuit, sensor reading device and sensor reading process
CN107703798B (en) * 2017-09-25 2019-11-12 珠海格力电器股份有限公司 A kind of universal signal acquisition front-end circuit and signal pickup assembly
EP3754852B1 (en) 2019-06-17 2022-12-14 Socionext Inc. Current signal generation useful for sampling

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4574250A (en) * 1981-10-13 1986-03-04 Intel Corporation Switched capacitor filter utilizing a differential input and output circuit and method
US4459555A (en) * 1982-01-24 1984-07-10 National Semiconductor Corporation MOS Differential amplifier gain control circuit
US4879508A (en) * 1986-04-04 1989-11-07 Mitutoyo Corporation Capacitance-type measuring device for absolute measurement of positions

Also Published As

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